Способ переработки нефтешлама

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубики 1947091 (63 ) Дополнительное к авт. свид-sy (22)Заявлено 17.07.80 (21) 2962073/23 26 (5l)M. Кл.

С 02 F 11/18 с присоединением заявки J% (23) Приоритет

3Ьеударажнлый комитет

СССР ао делам нзобретений н открытий

Опубликовано 30.07.82; Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 02.08.82 (53) Уд К628. .336.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Ходак, В. И. Костюк и В. Н. Копо ов т, "; - :„-,:;";",-;,ц) (7I) Заявитель (54} СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШДАМА °

Изобретение относится к нефтепереработке.

При очистке сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов образуются значительные копичества нефтешламов, отходов нефгепереработки. На заводе мощностью по перерабатываемой нефти 6 млн. т в год образуется порядка 2 т/ч нефтешлама. Нефтешлам представляет собой стойкую вязкую эмульсию нефти с водой, содержащую мехпрнмеси. Нефгешлам, накопленный в прудах-накопителях, со временем теряет испаряющиеся из него легкие фракции . нефтепродуктов и расслаивается. В верхних слоях содержится 40 — 65% нефтепродуктов и.1 - 5% механических примесей, в нижних слоях содержание нефтепродуктов снижается до 18 — 25%, а количество механических примесей, напротив, возрастает до 15 .— 40%.

Несмотря на то, что нефгешламы состоят из ценных составляющих (нефтепродуктов и воды) выделение их в чис2 том виде и использование до сих пор, :не представлялось возможным.

Кроме того, следует отметить, что механические примеси, состояшие в ооновном из песка и глинистых частиц, могут быть включены в производство таких строительных материалов как керамзнт, глиняный кирпич. В данном случае наличие в ннх нефтепродуктов желателнно, так как нефтепродукты будут играть роль выгорающего агента.

На нефтеперерабатываккцих предприятиях к настоящему времени в прудахнакопителях скопились колоссальные ко15 личества H eum ai которые приводят к увеличению загазованности территории, загрязнению почвы и грунтовых вод. В пруды-накопители нефгеперерабатывающих предприятий страны ежегодно поступает що до 500 600 тыс. т нефтяных шламов.

Известен способ обработки нефтешлама сжиганием в различных топочных установках (во вращающихся барабанных печах, в печах с кипящим слоем, в топках с раснылитепьньп ш форсунками и т.д.) (1),.

Известен способ сжигания нефтешлама в печи с барботажной горелкой. Через пефтешлам, подаваемый в топочное устройство продувается Воздух что поз воляет создать пенный слой, в котором сжигается нефгешлам, Зола, образующаяся при сжигании нефтешлама, не пред,ставляет собой экологической опасности g и может сбрасываться в отвалы f 2j .

Основным недостатком способов сжигания нефгешлама является то, что они не позволяют утилизировать ни нефгепролукт, mr воду. Теплоту образовавшейся паро-газовой смеси использовать на практико не представлялось возможьпим, Кро.ме того, rlpM. слФгании нефтешлама приходится расходовать товарно . топпиво.

Известен также способ разделения нефтешлама на водную, нефтяную н твердую фазы экстракцией нефтепродуктов иэ шлама легкими углеводородными растворителями (бутан, пентан, гексан, их смеcz и изомеры). Процесс включает смешение нефтешламов с экстрагентом, выделе-: ние из них. при отстаиванйи нефтеуглеводородной фазы, воды и мехпрпмесей. Для возвращения экстрагента в цикл нефтеуглеводородпую фазу разделяют па специаль-, ной ректификапионной колонне ГЭ ) .

Недоатстком данного способа переработки нефтяных шламов является образо-, вание значительных количеств сточных вод, которые в свою очередь следует подвергать очистке. К тому же метод экстракщ и характеризуется значительными затратами на регенерацию растворителя и осуществление его сопровождается потерями дорогостояшего экстрагента.

Наиболее близким по технической суш- " а ности к предлагаемому является способ, осуществляемый замораживанием нефте, шлама в теплообменнике охлаждающим агентом с последующим оттаиванием шлама после его расслоения отделением нефтепродуктовой части от воды P4g .

Недостатком известного способа переработки является образование значительных количеств сточных вод, которые в свою очередь подвергают очистке. Выделеш ый нефтепродукт обводнен и его следует дополнительно обеэвоживать. К тому же твердая фаза содержится как в органической, так и в водной фазах. Способ вымораживания не технологичен, так как уже при 10 - 15 С вязкость нефтешлама резко возрастает, из-еа чего возникают трудности с его перека жванием.

Низкие температуры ухудшают. условия расслаивания оттаявшей эмульсии. Кроме того, дпя охлаждения нефтеплама требуются дополнительные затраты энергии и создание холодильной установки. Способ не позволяет утилизировать нефтешлам в промьппленном масштабе и использовать его в народном хозяйстве.

1Лель изобретения - предотвращение образования сточных вод и повышение степени обезвоживания выделяемого нефтепродукта.

Поставленная цель достигается тем, что нефтешлам нагревают до 100—

190 С при непосредственном контакте о с жидяпл органическим теплоносителем, выпаривают пз него воду и щсть легколетучей органики и отделяют механические примеси.

В качестве жидкого органического теплоносителя используют выделяемый из нефтешлама нефтепродукт.

Способ осуществляют в установке, в состав которой входят контактный испаритель, насос, нагревательная печь, В верхней части контактного испаритепя расположена зона сепарации пара, в средней части — контактное устройство, в котором в основном происходит нагрев и упаривание нефтешлама при непосредственном контакте с жидким органическим теплоносителем, в нижней части— зона отстаивания, в которой происходит отделение фракции нефти, используемой в качестве теплоносителя, топлива и отводимой частично потребителю, от остатка (меха1ц ческих примесей и упаренного раствора}.

Насос служит для перекачки выделенных фракций нефти по потокам: теплоноситель через трубчатый змеевик печи в контактный испаритель дпя смешения с нефтешламом, "топливо на форсунки; балансовый избыток нефтепродукта потребителю.

Нагревательная печь, в которой сжигается часть выделенного из нефтешлама нефгепродукта, служит для нагрева органического теплоносителя в трубчатом змеевике.

Нефгешлам подают в поток нагретого жидкого органического теплоносителя, после чего полученную смесь направляют в контактный испаритель. В испаритепе при непосредственном контакте с теплоносителем нефтешлам нагревают и упаривают. Образующиеся пары воды и нефтепродуктов. отводят с верхней части аггпарата и направляют потребителю. Остав5 94 7 шаяся смесь нефтепродуктов, механических примесей и упаренного раствора поступает в отстойную зону испарителя. В отстойной зоне происходит отделение нефтепродуктов от механических примесей и,упаренного раствора, Механические примесй и упаренный раствор выводят из нижней части аппарата и подают на дальнейшую переработку. С верхней части отстойной зоны нефтепродукт забирают 10 насосом и выводят тремя потоками: часть в качестве жидкого органического теплоносителя через трубчатый змеевик нагревательной печи на смешение с нефтешламом и подачу в контактный испари- 15 тель; часть в качестве топлива на форсунки нагревательной печи; часть в виде готового жидкого нефтепродукта потребителю.

Пример 1, B поток нагретого жидкого теплоносителя подают нефтешлам, после чего полученную смесь налравляют в контактный испаритель. При непосредственном контакте с теплоносителем неф- 2S тешлам нагревают и упаривают. Давление в контактном испарителе поддерживается с помощью вентиля расходом паровой фазы. Образующийся пар отводят из контактного испарителя и конденсируют в холодильнике-конденсаторе. Оставшийся в контактном испарителе нефтепродукт выделяют отстаиванием при температуре процесса.

Нефтешлам имеет следуюшие хаьакте* 35 ристики.

Состав нефтешлама,мас. %: вода 59, нефтепродукт 37; механические приме си 4.

Фракционный состав нефтепродуктовой о части нефтешлама, мас. %: И.К. 71 С;

150 С 10; 200 С 36; 300 С 79.

Содержание в водной фазе растворенных хлоридов (по хлор-иону) 1053 мг/л.

Теплоноситель приготавливают из неф45 тепродуктовой фракции нефтешлама.

Фракционный состав теплоносителя:

H.Ê. 196 С; 300 С 39% мас.

Давление в испьрителе Атмосферное

Температура, о С: исходного нефтешлама 35

50 теплоносителя 259. отводимого пара 100

Расход нефтешлама, кг 1

Расход теплоносителя, кг 5,2

Получают, кг: конденсат воды 0,588; конденсат нефтепродукта О, 088; нефтепродукт с теплоносителем (органика остатка) 5,47; механические примеси 0,04.

91 6

Содержание эфирорастворимой органики в конденсате воды 295 мг/л (0,03 мас. %); влагосодержание конденсата нефтепродукта 8 мг/л (n 0,001 мас.,%); влагосодержание нефтепродукта с теплоносителем (органика остатка) 5 мг/л (р. 0,0005 мас. %); содержание хлор-иона в конденсате воды

18 мг/л. Упаренный раствор — пересыщен.

Данные примера подтверждают восьможность практически полного извлечения пресной воды предлагаемым способом (99,8 мас. %). Необходимо отметить, что упаривать следует до концентраций упаренного раствора, не превышающих содержание хлор-иона порядка 155—

165 г/л, чтобы избежать выпадения кристаллов хлоридов в теплоносителе.

Пример 2. Методика проведения опыта такая же, как и в примере 1. Характеристика нефтешлама и теплоносителя идентична. 2.

Давление в испарителе, кг/см 3,7

Температура, С: исходного нефтешлама 41 теплоносителя 286 отводимого пара 138

Расход нефтешлама, кг 5,8

Получают, кг: конденсат воды 0,586; конденсат нефтепродукта 0,11; упаренный раствор 0,0041; нефтепродукт с теплоносителем (органика остатка)

6,056; мехлримеси 0,04.

Содержание эфирораство жмой органики в конденсате воды 250 мг/л (0,025 мас. %}; влагосодержание конденсата нефтепродукта 5 мг/л (0,0006 мас. %); влагосодержание нефтепродукта с теплоносителем (оргащ ка остатка) — следы; содержание хлориона в конденсате воды 15 мг/л," содержание хлор-иона в упаренном растворе

150 г/л.

Выделяют 99,46 мас. % находящейся в нефтешламе воды.

Пример 3. Методика проведения опыта такая же, как и в примере 1 °

Характеристика нефтешлама и теплоносителя идентична. 2

Давление в испарителе, кг/см 11,5

Темлература, С: о исходного нефтешлама 43 теплоносителя 301 отводимого пара 186

Расход, кг: нефтешлама 1 теплоносителя 7,5

Получено, кг: конденсат нефтепродукта 0,105; конденсат воды 0,583; упа7 94700 8 ренный pacraoy 0,0071 нефтепродукт: ды, содержание хлор-иана в коиденсате с теплоносителем (органика остатка) воды 16 мг/л,. содержание snop-scca

7,751; механические примеси 0,04, в упаренном растворе 87,2 гlл.

Содержание эфирорастворимой органи- Выделяют99 мас. % находящейся кн в конденсате воды 215 мг/л и иефгешламе воды. (0,0215 мас. %)," влагосодержание неф- Для сравнения эффективности извест тепродукта с теплояоситеием (органика ного и предлагаемого способов в таблице остатка) - не обнаружено; влагосодер- йриведены характеристжи выделенных из жанне конденсата нефтепродукта - cne- нефгешлама продуктов.

Содержание эфнрорастворимой органшси в выделенной воде (конденсате), мг/л

6500

295 250 215

Содержание хлор-иона в выделенной воде (конденсате), мг/л

18 15 16

Влагосодержание выделенного н фр ду а, мас,%

0,001 0,0006 Следы

0,0005 Следы конденсат

0,95 органика остатка

Формула изобретения

1. Способ переработки нефгешлама путем выделения иэ него нефтепродуктов и воды, отличающийся тем, что, с цепью предотвращения образования сточных вод и повышения степени обезвоженности выделяемого нефгепродукта, нефгешлам нагревают до 100-190 С при.

Как видно из примеров и таблицы, в которых представлены результаты исследований, предлагаемый способ позволяет извлечь из нефгешлама 98 мас, % и бо-. лее пресной воды с содерканием хлоридов (хлор-иона) менее 18 мг/л. Выде- ленный упаренный раствор, на который приходится 1-2 мас. % воды, имеющейся в нефтенламе, может быть легйо.перера- о ботан в существующих аппаратах, например в роторном испарителе, где в качестве греющего агента может использоваться отбор пара из контактного испарителя.

Это позволит практически lIGQHocTMQ из 4 влечь пресную воду из нефгенлама и выделить сухие соли. Наличие органики в получаемом паре, а при его конденсациидистиллята воды, не препятствует для их использования для нужд предприятия (например, на установках ЗЛОУ для отмывкй

50 сырой нефти от солей, для подпитки водооборотной системы и других нужд).

Предлагаемый способ позватяет осуществлять переработку нефтеплама без образования сточных вод, известный же не позволяет выделить воду, пригодную для нужд производства, не говоря уже о воэможности получения лара, который можно было бы использовать в технологических процессах.

При переработке нефтешлама по известному способу солесодержание выделенной воды такое же, как и в воде исходного нефтешлама {по хлор-иону порядка 800-3000 мг/л). Такая вода не может быть использована ни для подпитки водооборотной системы, ни для отмывки сырой нефги íà установках ЭЛОУ, ни для каких-либо других нужд предприятия, т.е.. вода, выделенная из нефтешлама, представляет собой стоки, Причем сброс таких стоков в пресноводные бассейны увеличивает солевой состав этих водоемов и оказывает негативное влияние на окружающую среду.

9 É4 7001 10 непосредственном контакте с жидким орга- 1. Иоакимис Э. И., Вормс Г. А. и др. иическим тямлоиосителем, улаживают воду Химия и технология топлив и масел, прк этой температуре и отделяют меха- 1974, М 9, с. 26-28. нические примеси. 2. Гудзюк В. Л., Бахирев В. И., 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - s Агеев В. A. Нефтепереработка и нефтехищ и A с я тем, что в качестве жидкого мия. 1972, М 2, с. 6-9. оргаюичесжого теплоносителя используют 3. Патент Австралии М 454140, яаделяеиый из нефгешлама нефтепродукт. кл. 86.7, 1974.

Источники информации, 4. Патент США % 3820349, принятые во вы мание при экспертизе 10 кл. 62-68, 1974.

Составитель Г. Лебедева

РедактоР В. ПетРаш ТехРед 3.Палий КоРРектоР Л. Бокшан

Заказ 5513/34 Tapmc 981 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4